一种静力水准仪浮筒和静力水准仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种静力水准仪浮筒和静力水准仪。其中的静力水准仪浮筒包括：筒体、多个平衡帽和连接件；所述浮筒的筒体的直径为储液桶的内径的3/4～4/5；所述多个平衡帽均匀设置在筒体底侧部的外壁上；每个平衡帽的根部固定在筒体底侧部的外壁上，顶端从筒体底部的外壁伸出，且每个平衡帽的顶端与储液桶的内壁的间隙大小为预设的第一距离；所述连接件设置在所述筒体的顶部，用于与连接杆的底部滑动连接；所述连接杆的顶部用于与位移传感器的测杆的底部固定连接。应用本实用新型专利技术可以实现静力水准浮筒测量方法的改良并提高测量结果的准确度。

A static level buoy and a static level

【技术实现步骤摘要】
一种静力水准仪浮筒和静力水准仪
本申请涉及土木建筑工程及水利水电工程检测
，尤其涉及一种静力水准仪浮筒和一种静力水准仪。
技术介绍
静力水准仪是一种液位测量仪器，它是根据连通器的原理组成测量系统，测量两点间或多点间相对高程变化的仪器，往往属于一种高精度的测量仪器。其测量精确取决于静力水准仪所采用的测量单元、水准仪罐体结构及浮筒的加工精度等。主要用于大坝、核电站、高层建筑、基坑、隧道、桥梁、地铁等大型建构筑物或大型储罐的各测点不均匀沉降和相对倾斜的监测。静力水准仪一般由储液桶、浮筒、连接杆、电子测量单元、电子仓固定座、进排水口(管)、排气口(管)、信号传输电缆、液位观察管等组成(其中，液位观察管为参考静力水准仪专有，一般埋入混凝土内的工作水准仪则无需设置)。根据监测对象测点数量的不同，一般可以选择两个或多个静力水准仪组成的一个测量系统。静力水准测量系统的工作原理一般都是基于连通器原理工作：几个底部互相连通的容器储液桶，通过进排水口(管)注入同一种匀质液体(一般是纯净水或防冻液)，在排气口(管)连通大气环境下，在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上；静力水准仪正是通过测量内部液面的变化来计算两点之间的物理高差变化量。不同的静力水准仪只是测量液面变化的方式不同，或者是液面位移传递浮筒、连接杆等内部结构有所差异，外部容器尽管结构千差万别，但功能是一致的。最初的静力水准仪是通过物理标尺的方式来测量液面变化，这种测量多属于大变形、低精度的测量。除此之外，现有其它各类静力水准测量技术已经基本将电子化、自动化、信息化技术应用于一体，可以通过专用的自动化监测设备实现系统的全自动化数字化测量，甚至是做出实施评估与预警预报，为监管单位做出应急监管和控制。现有静力水准仪的结构和功能基本类似，作为主要核心部件的电子测量单元和液位感应浮筒有可能会不同，从而使得两者之间的连接杆与连接不同。当前，根据电子测量单元的工作原理不同，现有技术中的静力水准仪可分为：振弦式、电感式、光电式、光纤式、光栅式、磁致伸缩式、标尺式等静力水准仪，各种静力水准仪分别具有相应的测量浮筒与位移传递连接杆。一般来说，现有技术中的水准仪浮筒基本可归结为如下两种特性之一：其一，浮筒密度大于液体，浮筒是置于罐体内相对位置不变的，而变化的是液面(即浮筒吃水线是变化的)，如振弦式静力水准仪所采用的浮筒；其二，浮筒密度小于液体，浮筒的吃水线是不变的，浮筒会随着液面的升降而位置变化，绝大多数的静力水准仪都采用这种浮筒。以下将主要介绍现有技术中的几个主要的浮筒型式及现有测量技术。振弦式静力水准仪所使用的是振弦式力传感器，该振弦式力传感器通过连接杆挂钩的形式悬吊着浮筒，浮筒的整体相对密度大于液体的密度，其特点就是浮筒不会随着液面的升降而发生位移，即浮筒悬吊于传感器下，与电子仓固定座保持相对位置不变。当储液桶内部液面发生变化时，即浮筒吃水线变化，将导致浮筒所受浮力随之发生变化，从而引起振弦式力传感器中的振弦的固有频率的变化，通过测量振弦的振动频率，可以计算得到浮筒浮力变化的大小，进而可以计算出液面的高度变化。这种测量方式一方面需要很高的力传感器测量精度，同时也需要很高的浮筒外径与储水桶内径加工精度。除振弦式静力水准仪之外，现有技术中的其它静力水准仪的浮筒的整体密度一般都是低于液体的密度，因此浮筒是真正在浮置在液面之中(浮筒顶面置于液面之外，浮筒底面完全置于液面以下)，浮筒会随着液面的升降而移动，但吃水线是不变的，浮筒(即液面)与电子仓固定座的相对变化可以通过电子测量单元来感知。这种测量方式不再对浮筒的外径加工精度有过高的要求。现有技术中的光电式、电感式、磁致伸缩式等静力水准仪均是使用这种浮筒来传递位移的。对于不同工作原理的测量单元，匹配的浮筒是悬还是浮于液面外，在结构形式及其连接上还有些差别。现有技术中虽然提出了多种结构形式及对应连接，但都存在一定的不足。例如，在现有技术中常见的静力水准仪中，由于浮筒的密度低于液体密度，因此浮筒浮置在液面之中，浮筒成为最终液面变化的传递媒介。虽然对于浮筒的加工精度要求并不高，但是当浮筒的直径过大，即与储水桶之间的间隙过小时，容易引起较大的表面张力，从而导致测量系统误差；而当浮筒的直径过小时，则降低了测试系统的测量精度同时又容易造成浮筒在储液桶中的位置难以逢中，造成传递杆偏离，也会引起系统误差。并且，当浮筒浮置在液面上时，浮筒有可能发生晃动、倾斜或偏位，从而最终导致系统误差。为了解决在满足一定测量精度前提下，浮筒在液面上晃动偏位的问题，现有技术中提出了一种采取套导向杆形式的浮筒，该浮筒套在一导向杆上，浮筒与导向杆之间没有摩擦，可自由地随液面升降，并且通过专用连接杆装配一根金属细丝，这根细丝处于光电子仓中，电子仓有发出一簇平行光的装置并使得细丝在CCD传感器上形成投影，因而浮筒升降带动细丝的升降，从而通过CCD测出相对位移变化量。但是，使用上述浮筒形式的静力水准仪也存在一些问题：该静力水准仪中的感应装置需要通过多重机构传递，无形中增加了测试系统的误差。另外，浮筒与导向杆之间必须有足够的空间，以保证在液面位置发生改变时浮筒在导向杆上上下滑移时没有阻力，或者该阻力不影响测试精度。再者，在该结构中，浮筒很容易绕着导向杆发生转动，进而造成固定在浮筒连接杆上的金属细丝发生扭转，从而造成测试误差。此外，套在导向杆上的浮筒还有可能会因为加工重心以及环境的干扰的偏心而发生倾斜，导致电子仓金属丝发生倾斜，从而引起一定的测试误差。由此可知，使用这种套杆式的浮筒对加工及测试环境稳定性要求极高，其综合测试误差也不理想。另外，由于测量单元常年处在一种潮湿的环境，CCD电子元器件寿命非常有限，这点在国内外众多工程中也得到了应用反馈。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种静力水准浮筒和静力水准仪，从而可以提高测量结果的准确度。本技术的技术方案具体是这样实现的：一种静力水准仪浮筒，该静力水准仪浮筒包括：筒体、多个平衡帽和连接件；所述浮筒的筒体的直径为储液桶的内径的3/4～4/5；所述多个平衡帽均匀设置在筒体底侧部的外壁上；每个平衡帽的根部固定在筒体底侧部的外壁上，顶端从筒体底部的外壁伸出，且每个平衡帽的顶端与储液桶的内壁的间隙大小为预设的第一距离；所述连接件设置在所述筒体的顶部，用于与连接杆的底部滑动连接；所述连接杆的顶部用于与位移传感器的测杆的底部固定连接。较佳的，所述连接件为固定于筒体顶部的磁铁。较佳的，所述浮筒的底侧部设置3个平衡帽；所述3个平衡帽互成120°设置。较佳的，所述平衡帽的顶端为半圆球结构。较佳的，所述筒体的顶部设置有中心区域水平光滑面，四周顶面还设有顶面分水坡；所述筒体的底部设置有底面吃水坡。较佳的，所述顶面分水坡的坡度为10％；所述底面吃水坡的坡度为10％。本技术中还提供了一种静力水准仪，该静力水准仪包括：上述的静力水准仪浮筒、传感器顶盖、传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静力水准仪浮筒，其特征在于，该静力水准仪浮筒包括：筒体、多个平衡帽和连接件；/n所述筒体的直径为储液桶的内径的3/4～4/5；/n所述多个平衡帽均匀设置在筒体底侧部的外壁上；/n每个平衡帽的根部固定在筒体底侧部的外壁上，顶端从筒体底部的外壁伸出，且每个平衡帽的顶端与储液桶的内壁的间隙大小为预设的第一距离；/n所述连接件设置在所述筒体的顶部，用于与连接杆的底部滑动连接；所述连接杆的顶部用于与位移传感器的测杆的底部固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种静力水准仪浮筒，其特征在于，该静力水准仪浮筒包括：筒体、多个平衡帽和连接件；
所述筒体的直径为储液桶的内径的3/4～4/5；
所述多个平衡帽均匀设置在筒体底侧部的外壁上；
每个平衡帽的根部固定在筒体底侧部的外壁上，顶端从筒体底部的外壁伸出，且每个平衡帽的顶端与储液桶的内壁的间隙大小为预设的第一距离；
所述连接件设置在所述筒体的顶部，用于与连接杆的底部滑动连接；所述连接杆的顶部用于与位移传感器的测杆的底部固定连接。


2.根据权利要求1所述的静力水准仪浮筒，其特征在于：
所述连接件为固定于筒体顶部的磁铁。


3.根据权利要求1所述的静力水准仪浮筒，其特征在于：
所述浮筒的底侧部设置3个平衡帽；所述3个平衡帽互成120°设置。


4.根据权利要求1所述的静力水准仪浮筒，其特征在于：
所述平衡帽的顶端为半圆球结构。


5.根据权利要求1所述的静力水准仪浮筒，其特征在于：
所述筒体的顶部设置有中心区域水平光滑面，四周顶面还设有顶面分水坡；
所述筒体的底部设置有底面吃水坡。


6.根据权利要求5所述的静力水准仪浮筒，其特征在于：
所述顶面分水坡的坡度为10％；
所述底面吃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠，张兴斌，岳红波，程敦旵，李梦祺，李佳，姚辉，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11